ПРИЛОЖЕНИЕ 2
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«Калининградский государственный технический университет»
(ФГБОУ ВПО «КГТУ»)
УТВЕРЖДАЮ
Ректор _________
«____»____________2012 г.
ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА
по специальности 01.04.14 – Теплофизика и теоретическая теплотехника
Калининград
2012
Программа вступительного экзамена разработана:
д. т.н., профессором кафедры теплогазоснабжения и вентиляции
___________
подпись
Рассмотрена и одобрена на заседании кафедры теплогазоснабжения и вентиляции, протокол от 01.01.2001 г.
Зав. кафедрой теплогазоснабжения и вентиляции
Рассмотрена и одобрена на заседании НТС КГТУ, протокол №
от ____________
Председатель НТС
Вступительный экзамен в аспирантуру по специальности 01.04.14 «Теплофизика и теоретическая теплотехника» является междисциплинарным и включает следующие основные разделы: техническая и химическая термодинамика, молекулярная физика, теплопередача.
Раздел 1. Техническая и химическая термодинамика.
1. Основные понятия и законы. Термодинамическая система, термодинамическое состояние и его параметры. Термодинамическая поверхность, ее представление на диаграммах. Первый закон термодинамики. Обратимые и необратимые процессы. Второй закон термодинамики. Цикл Карно. Энтропия и ее статистическая интерпретация.
Характеристические функции. Свободная энергия. Термодинамические потенциалы. Химические потенциалы. Связь между потенциалами.
Дифференциальные уравнения термодинамики. Расчет калорических и термодинамических функций по термическому уравнению состояния.
2. Термодинамика идеальных систем. Идеальный газ, уравнение идеального газа. Калорические функции. Процессы изменения состояния идеального газа. Вырожденные идеальные газы. Квантовая теория теплоемкости идеальных газов и твердых тел. Теплоемкость металлов. I
3. Термодинамика реальных чистых веществ. Уравнение состояния реальных веществ, вириальная форма уравнения. Методы термодинамического подобия и их молекулярное обоснование. Фазовые равновесия, общие условия равновесия. Фазовые переходы первого и высших порядков. Уравнения Клапейрона-Клаузиуса, Пойнтинга. Поверхностные явления. Эффект Джоуля-Томсона. Кривая инверсии. Понятие о методах расчета свойств реальных чистых веществ.
4. Термодинамика многокомпонентных и многофазных систем. Парциальные величины. Уравнение Гиббса-Дюгема. Идеальные и реальные смеси и растворы. Фазовые равновесия. Правило фаз. Летучесть. Законы Рауля и Генри. Активность. Фазовые переходы в растворах.
5. Термодинамика потока. Истечения. Уравнения сплошности, энергии. Процессы и соплах и диффузорах. Диссипация энергии. Неадиабатические течения.
6. Циклы, их представление на диаграммах и анализ. Необратимые циклы. Циклы компрессоров, циклы энергетических установок и двигателей. Циклы холодильных и криогенных установок.
7. Элементы термодинамики необратимых процессов. Понятия об обобщенных силах и потоках. Неравновесные газы. Явления переноса. Термодиффузия, общее уравнение диффузии.
8. Химическая термодинамика. Тепловые эффекты реакций. Основные законы термохимии Константа равновесия. Закон действующих масс. Диссоциация. Ионизация. Теорема Нернста и расчеты констант равновесия.
9. Методы получения и исследования плазмы. Свойства плазмы. Ионизационное равновесие. Формула Саха. Термодинамика плазмы.
Литература к разделу 1.
1. , , Шейндлин термодинамика. – М.: Энергоатомиздат, 1983.
2. , Кессельман теории теплофизическцх свойств веществ. – М.: Энергия, 1977.
3. Карапетьянц термодинамика. – М.: Химия, 1975.
4. Франк-Каменецкий. Лекции по физике плазмы. – М.: Атомиздат, 1968.
Раздел 2. Молекулярная физика.
1. Микроскопическое и макроскопическое состояние системы. Статистический ансамбль системы.
2. Микроканонический ансамбль. Вычисление средних по ансамблю и средних по времени. Эргодическая гипотеза.
3. Канонический ансамбль. Распределение Гиббса. Нормировка распределения. Статистическая сумма.
4. Распределение Максвелла. Температура. Характерные скорости распределения Максвелла.
5. Распределение Больцмана. Связь распределений Максвелла и Больцмана.
6. Основное уравнение кинетической теории газов. Число степеней свободы. Распределение энергии по степеням свободы.
7. Силы межмолекулярного взаимодействия. Сила Ван-дер-Ваальса. Вариальная форма уравнения состояния.
8. Явление переноса в газах. Средняя длина свободного пробега. Частота столкновений. Сечение столкновений. Процессы переноса в газах: теплопроводность, диффузия, вязкость.
9. Сечения столкновения заряженных частиц и явления переноса в плазме.
Литература к разделу 2.
1. Леонтович в термодинамику. Статистическая физика. – М.: Наука,1983.
2. Матвеев физика. – М.: Высшая школа, 1981.
3. Гиршфельдер Дж., Молекулярная теория газов и жидкостей. – М.: ИЛ, 1961.
Раздел 3. Теплопередача.
1. Методы подобия и размерности и их применение для анализа процессов теплообмена.
2. Теплопроводность. Уравнение теплопроводности. Начальные и граничные условия. Расчет стационарных температурных полей. Аналитические методы расчета нестационарных температурных полей.
3. Конвективный теплообмен в однофазной среде. Основные уравнения и граничные условия для процессов конвективного теплообмена. Теплообмен при свободном движении жидкости. Теплообмен при ламинарном течении жидкости в трубах. Полуэмпирическая теория турбулентности. Теплообмен при внешнем обтекании тел в случае ламинарного турбулентного пограничного слоя.
4. Теплообмен при изменении агрегатного состояния. Теплообмен при кипении в условиях естественной конвекции и вынужденного движения в трубах. Теплообмен при конденсации пара.
5. Теплообмен излучением. Основные понятия и физические законы: теплового излучения. Лучистый теплообмен тел, разделенных прозрачной средой. Лучистый теплообмен в поглощающей среде.
Литература к разделу 3.
1. , Михеева теплопередачи. – М.: Энергия, 1972.
2. . , Сукомел . – М.: Энергоатомиздат, 1981.
3. , Кириллов (в ядерной энергетике). – М.: Энергоатомиздат, 1987.
4. , , Ковалев в ядерных энергетических установках. – М.: Энергоатомиздат, 1986.
